Bionik setzt Erkenntnisse biologischer Systeme in technische Produkte um

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Die Möglichkeiten der Konstruktionsbionik

Jedes Tier, jede Pflanze enthält Dutzende von Konstruktionselementen, die man in der Technik ja nicht unbedingt so kombinieren muß, wie das die Pflanze A oder das Tier B tut. Sie stehen vielmehr für jede beliebige Art der Kombination zur Verfügung. Damit kann der Ingenieur und Techniker Neuartiges schaffen, das so in der Natur gar nicht vorkommt. Wenn er schöpferisch vorgeht, kann er sich dadurch neue Wirkungsbereiche erschließen.

Der Konstrukteur einer Miniatur-Injektionspumpe, die als Implantat sukzessive Pharmaka abgeben soll, kann sich beispielsweise Kopplungselemente von den Flügelkopplungseinrichtungen einer Beerenwanze abstrahieren; für das Material kann er Eigenschaften von Pflanzenblättern entnehmen, für die Druckerzeugung flächig-gekreuzte Bänder muskelähnlich sich kontrahierender Fasern, wie das beispielsweise die Seegurken vormachen. Er kann sich aber auch gleich eine nur 1/10 mm große, ausgereifte biologische Miniaturpumpe ansehen, die Speichelpumpe von Beerenwanzen mit ihrem raffinierten Prinzip: Der Füllvorgang läuft aktiv durch Muskelzug ab, der Ejektionsvorgang überraschenderweise passiv durch Ausgleich der beim Füllen gespeicherten elastischen Spannung. „Engineering powered by nature“ hat man diese Vorgehensweise auf Neudeutsch wohl auch benannt.

Umsetzung biologischer Prinzipien in technische Produkte braucht Zeit und Geduld

Freilich darf man sich davon auch keine Wunder versprechen, keine zeitlichen zumindest. Man sollte etwas Geduld mitbringen und erst einmal die biologischen Grundlagen wirklich solide erforschen. Beim bisher bekanntesten bionischen Beispiel, dem Lotus-Effekt, hat das mindestens 10 Jahre gedauert. Dazu kamen dann noch Jahre technologischer Eigenentwicklung. Während dieser Zeit hat sich der Lotusan-Fassadenlack entwickelt. Heute sind damit mehr als eine dreiviertel Million Gebäudefassaden behandelt, weltweit. Das hat große finanzielle Erfolge gebracht für Hersteller, Vertriebsorganisation und Patentinhaber.

Es gibt wenige Gebiete, auf denen wir in Deutschland noch zur internationalen Spitze gehören. Bionik zählt dazu. An über 100 Universitäten, Fachhochschulen und Industrieforschungs-Abteilungen wird sie betrieben. Bionik-Kompetenznetze sind entstanden, die ich mitbegründet habe. Der Output ist bereits beachtlich und steigt stetig an.

*Dr. rer. nat. Werner Nachtigall, Professor emeritus, Universität des Saarlandes, Saarbrücken; Arbeitsstelle für Technische Biologie und Bionik, Akademie der Wissenschaften, Mainz

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